城市地下綜合管廊智慧化施工管理研究

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1引言

城市地下綜合管廊又稱市政綜合溝，是指將城市電力、通訊、燃氣、供冷供熱、給排水等相關市政管線有機收納于地下的隧道內。21世紀，綜合管廊的建設已經同城市軌道交通的發展一樣，對城市的發展水平具有一定的代表性，同時也是智慧城市發展進程中不可或缺的一部分。近幾年來，我國提出一系列的政策來鼓勵與支持城市地下綜合管廊的建設,2015年8月,國務院出臺《國務院辦公廳關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》，工作目標是到2020年，建成一批具有國際先進水平的地下綜合管廊并投入運營。隨著建設的推進，在取得一定的成就的同時也暴露出一些在施工管理方面的問題。傳統模式的下的施工管理過于粗放，造成城市地下綜合管廊施工過程中存在進度緩慢、質量低下、成本過高等問題，不能滿足現代化建設項目的需求。隨著信息技術的發展，智慧化施工管理在工程項目建設方面已經占據了一席地位，并逐漸取代傳統管理模式，將智慧化施工管理手段應用在城市地下綜合管廊的建設中，必將會提高綜合管廊的綜合效益同時加速推進其進一步發展。

2城市地下綜合管廊施工管理研究現狀

近幾年來，國內外對綜合管廊的研究逐漸增多，但大多集中在綜合管廊的前期可研、設計、以及后期的運維管理。針對施工管理，范海林等提出以GIS為基礎建立融合新型基礎測繪、施工可視化管理、管道運維、安全應急決策等方面的管理平臺，實現綜合管廊的全生命周期管理；段中興等提出建立基于STM32嵌入式處理器的城市地下綜合管廊的安全預警系統，實現綜合管廊施工以及運維階段的安全管理；KangJinA等提出通過對綜合管廊進行監控設備的安裝，實現對綜合管廊內部環境的實時把控，更好的應對解決綜合管廊中的突發狀況。相對而言，城市地下綜合管廊施工管理相關研究較少，而且只是針對某一技術在施工管理中的應用，并沒有對綜合管廊智慧化施工管理涉及到的相關技術進行整體研究。因此，亟需形成一套高效、智能的綜合管廊施工管理體系，為綜合管廊的施工管理提供相應的技術支持。

3城市地下綜合管廊智慧化施工管理平臺的總體設計

隨著信息技術與創新2.0的交互演進發展，將IOT（物聯網）、GIS（地理信息系統）、BIM（建筑信息模型）、RFID（無線射頻識別）等相關技術進行有機結合，通過構建智慧化施工管理平臺，將其應用到城市地下綜合管廊的施工管理中，在極大提高施工管理的效益的同時加快綜合管廊的實施進程。以數字化信息模型為基礎，結合物聯網技術，搭建一座連接各信息孤島的橋梁，進而打破傳統模式下建筑業存在的“信息孤島”的狀況，為業主、設計、施工三方提供一個數字化、智能化、集成化的施工管理平臺。集成的施工管理平臺主要由三個部分構成，一是由設計方提供的結構和非結構信息以及通過IOT技術與RFID技術反饋收集的實時信息組成的數據層；二是由通過GIS技術和BIM技術構建的進度控制、質量控制、成本管理模型的模型層；三是由施工方將模型應用到實際工程中，實現施工進度的模擬與優化、施工質量的跟蹤與監控、施工成本的精細化管理的應用層。通過建立上述智慧化施工管理平臺，將地下綜合管廊建設中原本分裂的三方有機的結合成一個整體，使各方在項目推進過程中，責任更加清晰明確，信息溝通交流更加準確及時，大大減少了各方推諉扯皮的發生。

4城市地下綜合管廊智慧化施工管理平臺的應用

當前在實際建設的城市地下綜合管廊項目中，有以下四種常見的施工方法：明挖現澆混凝土法、明挖預制拼裝法、盾構施工法、頂管施工法。本文主要以具有質量高、工期短、成本低、節能環保等特點的明挖預制拼裝法為基礎，針對其施工過程中易出現的問題進行智慧化施工管理平臺的應用研究論述。以期到達對綜合管廊施工過程中進度、質量、成本的高效管理，將明挖預制拼裝的施工方法的優勢發揮到極致。

4.1進度控制

在綜合管廊實際施工過程中，明挖預制拼裝法不同于現澆混凝土法，會出現由于預制構件生產效率未能達到要求或運輸方式選擇不當導致構件不能及時運輸到施工現場的情況以及由于生產構件廠商與施工單位溝通不及時，導致現場積存過量的構件的情況，給施工帶來不便的同時，也使施工現場存在一定的安全隱患；還會存在預制構件現場吊裝過程中，由于施工人員水平參差不齊，避免不了出現錯裝、漏裝等情況，進而影響施工進度。通過建立GIS數字信息模型以及基于IFC標準下的BIM施工進度控制模型，同時搭配RFID技術，實現預制構件生產、運輸、進場、存儲、吊裝過程的虛擬仿真、實時跟蹤的交互處理模式下的進度控制。在預制構件生產過程中，植入RFID芯片卡，對構件信息的實時追蹤并上傳到BIM模型中，通過基于BIM技術的4D虛擬施工過程的進度控制模型，將施工過程中每一個環節的工作虛擬化的構建出來，不斷的在虛擬的環境下進行工序的演示并發現其中可能出現的問題及風險，并將這些優化過的方案應用在實際施工中，使構件從生產到運輸再到現場的吊裝環節更加精確通暢，優化施工進度。現場施工過程中每一個時間節點的計劃完成工作與現實完成工作，利用IOT技術實時上傳信息，參與施工各方可以隨時了解當前項目的進展，以此來對下一步工作的部署做進一步更加深入、詳細的安排，及時對項目進度進行調整，可大大減小因一項工序未能按計劃進行進而導致后續大量工作被耽誤擱置的影響。這樣，即使施工過程中出現進度失控的情況，由于信息的迅速流通，各方可立即做出相應調整。這樣從整個工程項目的角度來看，對整體進度的影響將被大大的降低甚至可以忽略。

4.2質量控制

由于綜合管廊明挖預制拼接施工法的大部分構件都是預先在工廠統一預制完成的，完全實現工業化生產，從很大程度上來說，要比施工現場現澆構件的施工工藝質量更有保證，但是也不排除會有個別構件生產過程中質量出現瑕疵以及運輸、存儲、施工現場二次搬運對構件造成破壞的情況。同時由于施工人員的技術水平參差不齊，一些技術工作，會因為操作不規范等原因，造成實際工程達不到設計要求，從而影響綜合管廊的質量。通過建立基于IFC標準下的BIM施工質量控制模型，同時搭配RFID技術，實現預制構件生產、運輸、進場、存儲、吊裝過程的信息化、可視化模式下的質量控制。在構件生產運輸過程中，當預制構件生產完成后，在每一個構件上貼上根據對應的BIM模型生成打印的二維碼，此二維碼中包含該構件的所有相關信息，包括尺寸、結構、安裝部位、連接點、生成廠家等一系列內容。當構件運輸到施工現場后，施工人員使用二維碼掃描器對二維碼信息進行讀取，直接可以把構件運輸到施工現場指定位置進行存儲，降低了運輸過程及場內的二次搬運對構件可能產生破壞的概率，避免不必要的質量問題。如若發生不可逆的質量損害問題，生產廠商可根據二維碼相關信息重新生產構件，將構件產生質量的問題對整體工程的影響降到最小。在現場吊裝過程中通過運用可視化對施工過程進行模擬，施工人員只需將自己的實際經驗和規范的操作有機結合進行施工，這樣也可大大避免由于施工人員的技術水平不一致而可能造成的施工質量的問題，使得安裝效率和質量大大提升。在施工過程中，通過RFID技術，對建筑物各個結點進行全天候360°的監控，搭建互聯平臺，通過BIM參數化平臺，建立與IOT相關聯的質量信息控制模型，對實際工程項目的質量進行實時監控，通過與可視化模型的對比，及時發現質量問題，在大量省去工程監理的工作量的同時也有助于綜合管廊質量的提升。如若出現質量問題，通過前期構件出廠時的追蹤信息，可以快速找出問題所在原因以及責任人，以便可以迅速做出反應，對問題點及時進行補救，將質量問題對工程項目所帶來的影響降到最低。

4.3成本管理

在綜合管廊施工過程中一旦產生設計變更，已經預制完成的構件將成為建筑垃圾同時需要生產新的構件，這樣便會造成項目的成本上升；由于明挖預制拼接施工過程分為構件生產、運輸、進場、存儲、吊裝五個階段，每個階段的實施者均為不同的主體，因此成本管理需要比傳統模式更加精細化。通過建立基于IFC標準下的BIM施工成本控制模型，實現預制構件生產、運輸、進場、存儲、吊裝過程的智慧建造模式下的成本控制。通過將BIM與VR等技術的結合應用，可以使項目中遇到的設計變更大大減少，在不消耗材料與能源的前提下，業主、設計、施工方可以看到并了解施工的詳細過程和細節，包括基本BIM的虛擬構件安裝和施工方案模擬技術，有效避免返工和設計變更帶來的不必要的經濟損失。一旦施工過程中的設計變更發生時，利用BIM將變更關聯到模型中，同時反映出工程量以及造價的變更，使業主方更直觀的掌握設計變更對工程造價的影響，及時調整資本籌集和投入使用計劃。通過BIM模型解決傳統模式施工下的信息溝通不順暢的問題，在裝配式建筑施工過程中，生產預制構件的廠商與構件吊裝的施工現場之間的信息溝通十分重要，通過搭建BIM信息平臺，施工方可以實時掌握施工進度、構件生產進度以及各種動態資源的數量，以此來實現人、材、機的高效運轉以及精細化管理，這樣會大大減少由于材料機械供應不及時或者窩工而造成的成本浪費。

5結語

將地下綜合管廊引入城市基礎設施領域可以有效解決城市“馬路拉鏈”問題，同時對盤踞在空中的管線“蜘蛛網”進行合理的安置，創造美觀的城市環境的同時對城市的安全也有很大幫助。通過GIS、BIM、IOT、RFID等技術的有機結合，搭建智慧化施工管理平臺，并將其應用到城市地下綜合管廊的建設中去，可以實現綜合管廊施工過程中進度、質量、成本的高效控制與精細化管理，進而提升我國智慧城市的推廣速度以及建設質量。